Определение вероятного количества поражений молнией наземных сооружений
Для ряда объектов ожидаемое количество поражений молнией является показателем, определяющим необходимость выполнения молниезащиты и ее надежность. Поэтому нужно располагать способом оценки этого значения еще на стадии проектирования объекта.
При подсчете числа поражений молниями используется следующее представление: возвышающийся объект принимает на себя разряды, которые в его отсутствие поразили бы поверхность земли определенной площади (так называемую поверхность стягивания). Эта площадь имеет форму круга для сосредоточенного объекта (вертикальной трубы или башни) и форму прямоугольника для протяженного объекта, например, воздушной линии электропередачи. Число поражений объекта равно произведению площади стягивания на плотность разрядов молнии в месте его расположения. Например, для сосредоточенного объекта:
(5.53)
где R0 – радиус стягивания; n – среднегодовое количество ударов молнии в 1 км2 земной поверхности.
Для протяженного объекта длиной L:
(5.54)
В среднем можно принять R0 = 3h.
Молниепоражаемость объектов ставится в прямую зависимость от плотности разрядов молнии в землю и соответственно от региональной продолжительности гроз.
Ожидаемое количество N поражений молнией в год:
- для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни):
(5.55)
- для зданий и сооружений прямоугольной формы:
(5.56)
где h – наибольшая высота здания или сооружения, м; S, L – соответственно ширина и длина здания или сооружения, м; n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения.
Для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве S и L рассматриваются ширина и длина наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание или сооружение в плане.
Для произвольного пункта на территории Российской Федерации удельная плотность ударов молнии в землю n определяется, исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах (таблица 5.14).
При средней продолжительности гроз 40…60 ч в год в сосредоточенный объект высотой50 м (например, дымовую трубу) можно ожидать не более одного удара за 3…4 года, а в здание высотой 20 м и размерами в плане 100 х 100 м (типичное по габаритам для многих видов производства) – не более одного удара за 5 лет. Таким образом, при умеренных размерах зданий и сооружений (высоте в пределах 20…50 м, длине и ширине примерно 100 м) поражение молнией является редким событием. Для небольших строений (с габаритами примерно 10 м) ожидаемое количество поражений молнией не превышает 0,02 за год, а это значит, что за весь срок их службы может произойти не более одного удара молнии. По этой причине, согласно требованиям «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87», для некоторых небольших строений (даже при низкой огнестойкости) выполнение молниезащиты вообще не предусматривается или существенно упрощается.
Таблица 5.14 – Удельная плотность ударов молнии в землю n
| Среднегодовая продолжительность гроз, ч | n, 1/км2·год |
| 10…20 | |
| 20…40 | |
| 40…60 | |
| 60…80 | 5,5 |
| 80…100 | |
| 100 и более | 8,5 |